Raaka-aine- ja energiatehokkuuden parantaminen Oras Oy:n valimossa

Tämän diplomityön tavoitteena oli tutkia toimintatapoja ja edellytyksiä parantaa Oras Oy:n valimon raaka-aine- ja energiatehokkuutta. Tarkastelu suoritettiin ekotehokkuusajattelun näkökulmasta. Valimon ekotehokkuutta mitattiin metallin saannon sekä valu-uunien energiatehokkuuden avulla. Tutkimustyö suoritettiin valitsemalla tarkastelun kohteeksi 20 valutuotetta. Metallin saantoa selvitettäessä punnittiin tuotteita eri työvaiheissa,jolloin saatiin selville valukanavien sekä koneistus- ja hiontavarojen osuudet valutuotteisiin panostetusta messingistä. Saantoa laskettaessa tuli myös huomioida vuosittain hylättävien tuotteiden määrät sekä messingin raaka-ainekierto kokonaisuudessaan. Valu-uunien osalta selvitettiin toiminta-ajan ja energiankulutuksen jakautuminen messingin sulattamisen ja sulan kuumanapidon kesken. Työssä tarkasteltiin, kuinka paljon metallin saantoa voitaisiin parantaa pienentämällä valukanavien ja työvarojen osuutta valoksissa sekä vähentämällähylkyjen määrää. Lisäksi tarkasteltiin muutosten vaikutuksia raaka-ainekustannuksiin sekä jätteiden määrään. Valu-uunien energiatehokkuuden parantamisen osaltatarkasteltiin käyttöasteen nostamisen eli viikoittaisen käyntiajan lisäämisen vaikutuksia energiankulutukseen ja -kustannuksiin sekä edellytyksiä pitää osa uuneista kylmänä.

Metsäteollisuuslaitoksen puuhuollon ja puutavaran tehdasmittauksen tehokkuus

Työssä pyritään kehittämään mittaristo mittauksen kohteelle, kokoamaan mittausaineisto kohteesta ja etsimään vertailukumppani sekä suorittamaan vertailu yksiköiden välillä. Työn teoriaosa rakennetaan suorituskyvyn mittauksen ja benchmarkingin periaatteista Niiden avulla kehitellään malli mittariston rakentumisesta ja vertailujen suorittamisesta Käytännön osuudessa esitellään case organisaatiot, valitaan ja arvioidaan mittareita, analysoidaan suorituskykyerojen syitä ja tehdään päätelmiä niistä. Suorituskyvyn mittaamisen periaatteita voidaan hyvin yhdistellä muihin kehittämisen työkaluihin. Käytännössä mittariston kehittäminen on laaja projekti ja vaatisi lähes aina työryhmän panoksen. Keskeisen ongelman muodostaa se, että eri yritysten välille on vaikea löytää vertailtavuutta. Vertailujen suorittaminen jäi tässä työssä ainoastaan periaatteiden varaan, koska vertailuaineistoa ei saatu analyysiin.

Assessing the Environmental Value of Water Treatment Solutions in the Mining Industry

Environmental accountability has become a major source of competitive advantage for industrial companies, because customers consider it as relevant buying criterion. However, in order to leverage their environmental responsibility, industrial suppliers have to be able to demonstrate the environmental value of their products and services, which is also the aim of Kemira, a global water chemistry company considered in this study. The aim of this thesis is to develop a tool which Kemira can use to assess the environmental value of their solutions for the customer companies in mining industry. This study answers to questions on what kinds of methods to assess environmental impacts exist, and what kind of tool could be used to assess the environmental value of Kemira’s water treatment solutions. The environmental impacts of mining activities vary greatly between different mines. Generally the major impacts include the water related issues and wastes. Energy consumption is also a significant environmental aspect. Water related issues include water consumption and impacts in water quality. There are several methods to assess environmental impacts, for example life cycle assessment, eco-efficiency tools, footprint calculations and process simulation. In addition the corresponding financial value may be estimated utilizing monetary assessment methods. Some of the industrial companies considered in the analysis of industry best practices use environmental and sustainability assessments. Based on the theoretical research and conducted interviews, an Excel based tool utilizing reference data on previous customer cases and customer specific test results was considered to be most suitable to assess the environmental value of Kemira’s solutions. The tool can be used to demonstrate the functionality of Kemira’s solutions in customers’ processes, their impacts in other process parameters and their environmental and financial aspects. In the future, the tool may be applied to fit also Kemira’s other segments, not only mining industry.

Mikro-ORC-energianmuuntimen suorituskyvyn todentaminen ja kaupallistaminen

Tässä työssä esitellään yleisesti ORC-prosessi, sen toimintaperiaate ja käyttökohteet. Työn tavoitteena oli todentaa diesel-moottorin savukaasujen lämpöenergian sähköenergiaksi muuntavan mikro-ORC-energianmuuntimen suorituskyky. Suorituskyky pyrittiin toteamaan laskemalla laboratoriomittauksista saadusta datasta koelaitoksen sähköntuotannon hyötysuhde ja vertaamalla sitä mallinnuksessa laskettuun hyötysuhteeseen. Esitys käytännöstä suorituskyvyn todentamiseen kuuluu työn sisältöön. Koelaitoksen suorituskykyä ei pystytty toteamaan turbogeneraattoriin liittyvien ongelmien vuoksi. Tarkasteltavaksi tähän työhön jäi koelaitoksen suorituskykyyn olennaisesti liittyvien laitoskomponenttien toiminta niille tyypillisten mittausdatasta laskettujen tunnuslukujen kautta. Koelaitoksella käytettyjen lämmönsiirrinten todettiin olevan kykeneviä siirtämään tarpeeksi lämpöenergiaa 130 kW jarruteholla toimivan diesel-moottorin savukaasujen lämmöstä sähköenergian tuotantoon. Laitoksen kaupallistamista tarkasteltiin asiakkaan ja valmistajan näkökulmasta. Tarkasteluun sisältyi katsaus kaupalliseen versioon kuuluvista ominaisuuksista, alihankinnasta ja säädöksistä, jotka laitoksen on täytettävä markkinoille päästäkseen.

Suorituskyvyn johtaminen metalliteollisuuden yrityksessä

Tutkimuksen tavoitteena on selvittää, mitkä tekijät ovat tärkeimpiä yrityksen suorituskyvyn johtamisessa metalliteollisuusyrityksessä. Tavoitteena on myös löytää tekijät, joilla henkilökunta saadaan motivoitua ja sitoutettua yrityksen toimintaan. Lisäksi tavoitteena on saada selvitettyä kohdeyrityksen suorituskyvyn johtamisen nykytila. Tutkimus on empiirinen tutkimus, jossa käytetään kvantitatiivista eli määrällistä analyysia. Tutkimuksen teoreettisessa osuudessa tarkastellaan tutkimuksen aihetta perehtymällä aikaisempiin tutkimuksiin ja kirjallisuuteen. Kohdeyrityksen nykytilan kartoituksessa käytettiin valmista SUMO-kartoitusta, joka mittaa työmotivaation ja toiminnan tehostumisen taustalla vaikuttavia tekijöitä. Suorituskyvyn menestyksellinen johtaminen metalliteollisuusyrityksessä vaatii toimivaa suorituskyvyn mittaamisjärjestelmää, jota analysoimalla pystytään tekemään päätöksiä tulevaisuuden toimenpiteistä. Suorituskyvyn mittaaminen pitäisi lisäksi kytkeä palkitsemiseen. Työntekijöiden työmotivaatioon ja sitoutumiseen voidaan vaikuttaa monella tapaa. Työmotivaatioon ja sitoutumiseen vaikuttavat työntekijöiden vaikutus- ja koulutusmahdollisuudet sekä palkitseminen, viestintä ja tavoitteet. Näiden tekijöiden luomisessa johtaminen on avainasemassa.

Analyzing the cost-efficiency and performance of a payroll department by benchmarking

Tämän diplomityön tavoitteena oli analysoida Stora Enson palkkakeskuksen ja sen henkilöstöhallinnon järjestelmän, SAP HR:n, kustannustehokkuutta ja suorituskykyä. Tutkimuksessa käytettiin apuna benchmarkingia. Viisi suurta suomalaisyritystä osallistui benchmarkingiin. Benchmarkingin pääkohteena oli yritysten välinen kustannusvertailu. Kyselyssä perehdyttiin myös yritysten järjestelmien suorituskykyyn. Tuloksien perusteella Stora Enson palkkakeskus tarjoaa kustannustehokkaan ja kilpailukykyisen ratkaisun, joka menestyy hyvin vertailussa muihin suomalaisiin yrityksiin.

Performance Characteristics of an Axial-Flux Solid-Rotor-Core Induction Motor

The integration of electric motors and industrial appliances such as pumps, fans, and compressors is rapidly increasing. For instance, the integration of an electric motor and a centrifugal pump provides cost savings and improved performance characteristics. Material cost savings are achieved when an electric motor is integrated into the shaft of a centrifugal pump, and the motor utilizes the bearings of the pump. This arrangement leads to a smaller configuration that occupies less floor space. The performance characteristics of a pump drive can be improved by using the variable-speed technology. This enables the full speed control of the drive and the absence of a mechanical gearbox and couplers. When using rotational speeds higher than those that can be directly achieved by the network frequency the structure of the rotor has to be mechanically durable. In this thesis the performance characteristics of an axial-flux solid-rotor-core induction motor are determined. The motor studied is a one-rotor-one-stator axial-flux induction motor, and thus, there is only one air-gap between the rotor and the stator. The motor was designed for higher rotational speeds, and therefore a good mechanical strength of the solid-rotor-core rotor is required to withstand the mechanical stresses. The construction of the rotor and the high rotational speeds together produce a feature, which is not typical of traditional induction motors: the dominating loss component of the motor is the rotor eddy current loss. In the case of a typical industrial induction motor instead the dominating loss component is the stator copper loss. In this thesis, several methods to decrease the rotor eddy current losses in the case of axial-flux induction motors are presented. A prototype motor with 45 kW output power at 6000 min-1 was designed and constructed for ascertaining the results obtained from the numerical FEM calculations. In general, this thesis concentrates on the methods for improving the electromagnetic properties of an axial-flux solid-rotor-core induction motor and examines the methods for decreasing the harmonic eddy currents of the rotor. The target is to improve the efficiency of the motor and to reach the efficiency standard of the present-day industrial induction motors equipped with laminated rotors.

Business Development Efforts and Performance Improvements in SMEs Case Study of Business Development Projects Implemented in SME

Under the circumstances of the increasing market pressure, enterprises try to improve their competitive position by development efforts, and a business development project is one tool for that. There are not many answers to the question of how the development projects launched to improve the business performance in SMEs have succeeded. Theacademic interest in the business development project success has mainly focused on projects implemented in larger organisations rather than in SMEs. The previous studies on the business success of SMEs have mainly focused on new business ventures rather than on existing SMEs. However, nowadays a large number of business development projects are undertaken in existing SMEs, where they can pose a great challenge. This study focuses on business development success in SMEs thathave already established their business. The objective of the present study is to gain a deep understanding on business development project success in the SME-context and to identify the dimensions and factors affecting the project success. Further, the aim is to clarify how the business development projects implemented in SMEs have affected their performance. The empirical evidence is based on multiple case study. This study builds a framework for a generic theory of business development success in the SME-context, based on literature from the areas ofproject and change management, entrepreneurship and small business management, as well as performance measurement, and on empirical evidence from SMES. The framework consists of five success dimensions: entrepreneurial, project preparation, change management, project management and project success. The framework provides a systematic way for analysing the business development project and its impact on the performance and on the performing company. This case evidence indicates that successful business development projects have a balanced, high performance concerning all the dimensions. Good performance in one dimension is not enoughfor the project success, but it gives a good ground for the other dimensions. The other way round, poor performance in one success dimension affects the others, leading to poor performance of the project. In the SME-context the business development project success seems to be dependent on several interrelated dimensions and factors. Success in one area leads to success in other areas, and so creates an upward success spiral. Failure in one area seems to lead to failure in other areas, creating a downward failure spiral. The study indicates that the internal business development projects have affected the SMEs' performance widely also on areas and functions not initially targeted. The implications cover all thesuccess categories: the project efficiency, the impact on the customer, the business success and the future potentiality. With successful cases, the success tends to spread out to areas and functions not mentioned as the project goals, andwith unsuccessful cases the failure seems to spread out widely to the SMEs' other functions. This study also indicates that the most important key factors for successful business development project implementation are the strength of intention, business ability, knowledge, motivation and participation of the employees, as well as adequate and well-timed training provided to the employees.

Relative Technical Efficiency of European Transportation Systems

Talouden kasvaessa myös tavarankuljetusmäärät kasvavat. Kuljetusjärjestelmät ja niiden sujuva toiminta on erittäin tärkeää taloudellisen kasvun kannalta tällä hetkellä, ja se tulee olemaan yhä tärkeämpää tulevaisuudessa. Tulevaisuudessa tarvitaan kokonaisvaltainen ja selkeästi tehokkaampi kuljetusjärjestelmä, mikäli tulevaisuuden kuljetusvirrat halutaan hoitaa kestävästi. Tässä opinnäytetyössäni tutkin kolmen eurooppalaisen kuljetusjärjestelmän (rautatiet, lentoliikenne ja konttiliikenne meritse) suhteellista teknistä tehokkuutta ja menetelmänä on data envelopment analysis (DEA). Vertailtaessa kuljetusjärjestelmiä löytyi suuria eroja kuljetusmuotojen välille. lentoyhtiöt suoriutuivat huomattavan tasaisesti eli tehokkaiden ja ei-tehokkaiden toimijoiden välillä ei ollut suuria eroja. Rautatiepuolella erot venyivät huomattavan suuriksi niin eri yritysten välillä kuin jopa saman yrityksen sisällä eri vuosina. Pikaisemmassa laivayhtiöiden tarkastelussa erot niiden välillä olivat lähes yhtä pieniä kuin lentoyhtiöiden välillä. Tarkasteltaessa omistajuuden vaikutusta lentoyhtiöiden toiminnassa huomattiin, että yksityisessä omistuksessa olevat yritykset olivat huomattavasti tehokkaampia matkustajien kuljettamisessa. Rahtipuolella merkittäviä eroja ei havaittu. Merkittävät korrelaatiot eri mallien välillä antoivat joitain viitteitä myös kuljetuspoliittiseen päätöksentekoon; investoinnit matkustajienkuljetuksiin raiteilla parantaisivat koko rautatiepuolen teokkuutta, mutta myös samalla lentopuolen matkustajakuljetuksen tehokkuutta.

Design of axial-flux permanent-magnet low-speed machines and performance comparison between radial-flux and axial-flux machines

This thesis presents an alternative approach to the analytical design of surface-mounted axialflux permanent-magnet machines. Emphasis has been placed on the design of axial-flux machines with a one-rotor-two-stators configuration. The design model developed in this study incorporates facilities to include both the electromagnetic design and thermal design of the machine as well as to take into consideration the complexity of the permanent-magnet shapes, which is a typical requirement for the design of high-performance permanent-magnet motors. A prototype machine with rated 5 kW output power at 300 min-1 rotation speed has been designed and constructed for the purposesof ascertaining the results obtained from the analytical design model. A comparative study of low-speed axial-flux and low-speed radial-flux permanent-magnet machines is presented. The comparative study concentrates on 55 kW machines with rotation speeds 150 min-1, 300 min-1 and 600 min-1 and is based on calculated designs. A novel comparison method is introduced. The method takes into account the mechanical constraints of the machine and enables comparison of the designed machines, with respect to the volume, efficiency and cost aspects of each machine. It is shown that an axial-flux permanent-magnet machine with one-rotor-two-stators configuration has generally a weaker efficiency than a radial-flux permanent-magnet machine if for all designs the same electric loading, air-gap flux density and current density have been applied. On the other hand, axial-flux machines are usually smaller in volume, especially when compared to radial-flux machines for which the length ratio (axial length of stator stack vs. air-gap diameter)is below 0.5. The comparison results show also that radial-flux machines with alow number of pole pairs, p < 4, outperform the corresponding axial-flux machines.

A comparative performance study of four-pole induction motors and synchronous reluctance motors in variable speed drives

Design aspects of the Transversally Laminated Anisotropic (TLA) Synchronous Reluctance Motor (SynRM) are studied and the machine performance analysis compared to the Induction Motor (IM) is done. The SynRM rotor structure is designed and manufactured for a30 kW, four-pole, three-phase squirrel cage induction motor stator. Both the IMand SynRM were supplied by a sensorless Direct Torque Controlled (DTC) variablespeed drive. Attention is also paid to the estimation of the power range where the SynRM may compete successfully with a same size induction motor. A technicalloss reduction comparison between the IM and SynRM in variable speed drives is done. The Finite Element Method (FEM) is used to analyse the number, location and width of flux barriers used in a multiple segment rotor. It is sought for a high saliency ratio and a high torque of the motor. It is given a comparison between different FEM calculations to analyse SynRM performance. The possibility to take into account the effect of iron losses with FEM is studied. Comparison between the calculated and measured values shows that the design methods are reliable. A new application of the IEEE 112 measurement method is developed and used especially for determination of stray load losses in laboratory measurements. The study shows that, with some special measures, the efficiency of the TLA SynRM is equivalent to that of a high efficiency IM. The power factor of the SynRM at rated load is smaller than that of the IM. However, at lower partial load this difference decreases and this, probably, brings that the SynRM gets a better power factor in comparison with the IM. The big rotor inductance ratio of the SynRM allows a good estimating of the rotor position. This appears to be very advantageous for the designing of the rotor position sensor-less motor drive. In using the FEM designed multi-layer transversally laminated rotor with damper windings it is possible to design a directly network driven motor without degrading the motorefficiency or power factor compared to the performance of the IM.

Influence of Equipment Operation and Performance Deterioration on Power Plant Economy.

Pysyäkseen kilpailukykyisenä vapautuneilla sähkömarkkinoilla on voimalaitoksen energiantuotantokustannusten oltava mahdollisimman matalia, tinkimättä kuitenkaan korkeasta käytettävyydestä. Polttoaineen energiasisällön mahdollisimman hyvä hyödyntäminen on ratkaisevan tärkeää voimalaitoksen kannattavuudelle. Polttoainekustannusten osuus on konvektiivisilla laitoksilla yleensä yli puolet koko elinjakson kustannuksista. Kun vielä päästörajat tiukkenevat koko ajan, korostuu polttoaineen korkea hyötykäyttö entisestään. Korkea energiantuotannon luotettavuus ja käytettävyys ovat myös elintärkeitä pyrittäessä kustannusten minimointiin. Tässä työssä on käyty läpi voimalaitoksen kustannuksiin vaikuttavia käsitteitä, kuten hyötysuhdetta, käytettävyyttä, polttoaineen hintoja, ylös- ja alasajoja ja tärkeimpiä häviöitä. Ajostrategiassa ja poikkeamien hallinnassa pyritään hyvään hyötysuhteeseen ja alhaisiin päästöihin joka käyttötilanteessa. Lisäksi on tarkasteltu tiettyjen suureiden, eli höyryn lämpötilan ja paineen, savukaasun hapen pitoisuuden, savukaasun loppulämpötilan, sekä lauhduttimen paineen poikkeamien vaikutusta ohjearvostaan energiantuotantokustannuksiin. Happi / hiilimonoksidi optimoinnissa on otettu huomioon myös pohjatuhkan palamattomat.

Performance benchmarking and incentive regulation – considerations of directing signals for electricity distribution companies

After the restructuring process of the power supply industry, which for instance in Finland took place in the mid-1990s, free competition was introduced for the production and sale of electricity. Nevertheless, natural monopolies are found to be the most efficient form of production in the transmission and distribution of electricity, and therefore such companies remained franchised monopolies. To prevent the misuse of the monopoly position and to guarantee the rights of the customers, regulation of these monopoly companies is required. One of the main objectives of the restructuring process has been to increase the cost efficiency of the industry. Simultaneously, demands for the service quality are increasing. Therefore, many regulatory frameworks are being, or have been, reshaped so that companies are provided with stronger incentives for efficiency and quality improvements. Performance benchmarking has in many cases a central role in the practical implementation of such incentive schemes. Economic regulation with performance benchmarking attached to it provides companies with directing signals that tend to affect their investment and maintenance strategies. Since the asset lifetimes in the electricity distribution are typically many decades, investment decisions have far-reaching technical and economic effects. This doctoral thesis addresses the directing signals of incentive regulation and performance benchmarking in the field of electricity distribution. The theory of efficiency measurement and the most common regulation models are presented. The chief contributions of this work are (1) a new kind of analysis of the regulatory framework, so that the actual directing signals of the regulation and benchmarking for the electricity distribution companies are evaluated, (2) developing the methodology and a software tool for analysing the directing signals of the regulation and benchmarking in the electricity distribution sector, and (3) analysing the real-life regulatory frameworks by the developed methodology and further develop regulation model from the viewpoint of the directing signals. The results of this study have played a key role in the development of the Finnish regulatory model.